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Indicadores biológicos de calidad de suelo para evaluación de programas integrados de nutrición

Indicadores biológicos de calidad de suelo para evaluación de programas integrados de nutrición

Mundoagro
Indicadores biológicos de calidad de suelo para evaluación de programas integrados de nutrición

El suelo y los micro organismos que lo habitan son fundamentales para soportar las funciones vitales que salvaguardan la vida en la tierra. El modelo de desarrollo actual, basado en la explotación exacerbada de los recursos naturales, como es el caso de la agricultura intensiva y el cambio climático, representan una carga para el adecuado funcionamiento del suelo y han gatillado alarmas a nivel mundial, lo que se ha traducido en directivas a nivel internacional (por ejemplo, en la Unión Europea) en relación con estrategias para su protección.

A este respecto, se ha enfatizado la importancia de desarrollar indicadores biológicos robustos y confiables para el monitoreo de la calidad del suelo, con el fin de establecer un sistema de alerta temprana de potenciales pérdidas de la multifuncionalidad de los suelos.

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Bacillus sp; B. Rosa bengala –selectivo
de hongos y levaduras

Se ha discutido mucho sobre la mejor selección de indicadores biológicos (bioindicadores) que informan sobre la calidad del suelo. Tales indicadores deberían idealmente describir organismos con funciones clave en el sistema, o con roles reguladores / de conexión clave (las llamadas especies clave). Sin embargo, a la luz de la enorme diversidad y multiplicidad de funciones en el suelo y tejido, encontrar indicadores específicos no es una tarea fácil por lo que se requiere la combinación de técnicas que van desde la microbiología clásica hasta el uso de herramientas moleculares, apoyadas en ciencias como ecología, estadística, agronomía, geología y química, para llevar a cabo la selección y entendimiento de indicadores útiles.

A nivel agrícola, el uso de materia orgánica y microorganismos promotores de crecimiento vegetal (PGPM) constituyen elementos esenciales dentro del Manejo Integrado de la Nutrición (MIN). Existen muchas dudas entre los productores respecto a cuáles son los análisis más adecuados para evaluar los programas de MIN. El presente artículo tiene como objetivo entregar algunos elementos técnicos para entender los principales análisis microbiológicos utilizados para evaluar los cambios en la calidad del suelo.

MUESTREO

El muestreo es una etapa clave en el estudio de la calidad de suelo. A través suyo se busca estimar los parámetros (promedios) de indicadores clave. Un correcto muestreo debe estimar con un bajo nivel de error la propiedad de interés y ser reproducible, de manera de poder comparar con certeza los cambios temporales en la calidad del suelo.

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El número de muestras es uno de los aspectos claves, pues determina el error con el que se estima el parámetro, por ejemplo, la población promedio de microorganismos por gramo de suelo, el promedio de actividad enzimática o el C soluble promedio.

El número de muestras no depende del tamaño de la población sino directamente de la varianza (variabilidad) del indicador que se desea medir e inversamente al error máximo permitido para estimar el parámetro (promedio). Dado que la variabilidad de los indicadores biológicos es elevada, normalmente se requiere un alto número de submuestras (n > 30) para estimar las propiedades de interés con un error aceptable.

METODOLOGÍAS DE MICROBIOLOGÍA CLÁSICA

Los métodos de microbiología clásica se desarrollaron desde finales del siglo XIX y han servido hasta hoy para conocer la composición de la microbiota cultivable del suelo, aunque en paralelo se desarrollaron técnicas bioquímicas, que, si bien no analizan directamente el tipo de microorganismos asociados, han permitido el conocimiento de funciones del suelo, como la respiración o la degradación de materia orgánica.

En la microbiología clásica, de gran utilidad hasta hoy, los microorganismos presentes en una muestra de suelo se cultivan en medios de cultivo sólidos, que permiten visualizarlos en placas de Petri, o bien en medios líquidos donde se observan cambios de coloración, asociado a metabolitos que producen compuestos ácidos o alcalinos detectados mediante indicadores de pH (o potencial redox) o turbidez (por efecto del incremento de biomasa ya sea viva o muerta).

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Bacillus sp.

Estos sistemas de cultivo fueron evolucionando en el tiempo según el medio de cultivo empleado y las condiciones de crecimiento, yendo desde los muy generales (medios no selectivos) hasta los más específicos (medios selectivos o diferenciales), que permitieron visualizar la presencia de ciertos metabolitos de interés o diferenciar las actividades de los distintos géneros o grupos de microorganismos. Estos medios de cultivo junto con las técnicas de recuento permitieron establecer metodologías para el conteo y aislamiento de microorganismos presentes en el suelo, tanto libres como asociados a la rizósfera, como también en la filósfera (epifitos o filosféricos) de la planta o en su interior (endófitos), además de aquellos presentes en materiales orgánicos, con funciones específicas.

Estas técnicas han permitido el conocimiento de grupos de microorganismos con funciones definidas o grupos funcionales, normalmente asociados a ciclaje de materia orgánica y nutrientes, estimulación de crecimiento, control biológico, degradación de contaminantes. Estos se establecieron como indicadores de calidad de suelo y materiales orgánicos y hoy se complementan con las técnicas bioquímicas y moleculares disponibles. La biomasa microbiana de estos microorganismos cultivables resulta útil como indicador siempre que se combine con otras propiedades químicas o físicas (Tabla 1).

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A pesar de estos avances en técnicas de laboratorio, poco se conoce sobre la dinámica y las interacciones entre los microorganismos rizosféricos y menos aún de los filosféricos, teniendo en cuenta que las condiciones en estos ecosistemas son dinámicas y que además las comunidades microbianas asociadas a las plantas son altamente cambiantes en el tiempo y el espacio. Esto entonces implica que los estudios de diversidad o de grupos funcionales de microorganismos, o la presencia e importancia de diferentes tipos de organismos y sus funciones, dependa del estado fenológico de las plantas y las condiciones ambientales. Además, el tipo de especie de planta puede afectar la actividad, abundancia y composición de las comunidades microbianas locales a través de los exudados radiculares que también varían en tiempo y espacio.

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TÉCNICAS CUANTITATIVAS Y MOLECULARES

Las técnicas para análisis de especies y comunidades se han hecho cada vez más específicas. Las técnicas moleculares han mejorado la sensibilidad y la resolución hasta llegar al conocimiento de genes, especies y comunidades. Las técnicas moleculares se denominan comúnmente “ómicas”, dado que se estudian los genes (genómica), las proteínas (proteómica) y los metabolitos (metabolómica). La PCR es la base de estas técnicas moleculares, sin embargo, como cualquier método tiene ventajas y desventajas (Tabla 2).

INTEGRACIÓN DE INDICADORES

Pese a contar con las “ómicas” como técnicas más avanzadas y precisas para el estudio del microbioma, estas por sí solas no son suficientes para entender los procesos que ocurren en el suelo. Su correcta interpretación se logra integrando sus resultados con aquellos de otros indicadores como propiedades químicas, físicas y agronómicas.

Cada sistema agrícola es un ecosistema particular, de forma tal que la investigación básica en microbiología debe ser complementada con otras áreas como la química, agronomía, ecologia, edafología, bioestadística, para que los efectos de una comunidad o especie puedan evaluarse más integralmente dentro de un sistema productivo.

Para iniciar el estudio de indicadores biológicos de calidad de suelos, debería partirse con análisis simples como mesófilos totales y grupos funcionales, siguiendo por actividad enzimática y biomasa microbiana, complementando dichos indicadores con otros tales como C soluble, respiración de suelos y nutrientes específicos. Posteriormente es posible incursionar en las “ómicas” para mejorar el entendimiento del funcionamiento del sistema suelo.

Indicadores biológicos de calidad de suelo para evaluación de programas integrados de nutrición

Por: María Mercedes Martínez, PhD y Rodrigo Ortega Blu, PhD, Universidad Técnica Federico Santa María

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